核用鋯合金管坯懸壓式部分液浸自動超聲測厚系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、由于水冷動力堆的核燃料包殼管（本課題中材料為Zr-4合金）工作時處在不斷承受中子輻射、高溫和高壓等惡劣條件，因此出于核安全和最大限度發(fā)揮包殼管優(yōu)異核性能的考慮，要求經多道次Pilger冷軋而成的核燃料包殼鋯管壁厚在0.7mm左右，且各個橫截面壁厚均勻。由于Pilger冷軋前后鋯管壁厚值變化大，加之包殼管成品外徑小、壁薄的特點，為保證成材率，須保證Pilger冷軋前的管坯各橫截面內壁厚均勻。本課題的主要目的是在管坯內壁非圓的情況下，采用懸

2、壓式部分液浸超聲波測厚方式測量出整根管坯壁厚值，并計算出各橫截面內壁厚偏差，從而得到整根管坯的壁厚偏差分布，進而指導后續(xù)壁厚偏差修正，保證管坯壁厚均勻。本課題主要開展了一下內容：
　?。?）自動超聲測厚系統(tǒng)總體方案設計：根據(jù)超聲測厚基本原理、特點和分類，結合核用鋯合金管坯加工工藝及待測工件特點、自動超聲測厚系統(tǒng)和壁厚砂帶修磨裝置的關系，進行系統(tǒng)的總體設計要求，確定了自動測厚系統(tǒng)應滿足的技術指標和功能、機械部分布局、系統(tǒng)測厚策略、系

3、統(tǒng)組成。
　?。?）自動超聲測厚系統(tǒng)軟件部分設計：分析了上位機軟件功能需求與目標以及上位機操作流程；并開發(fā)了上位機操作界面，設計了數(shù)據(jù)采集程序，進行超聲波板卡和換能器選擇、測厚數(shù)據(jù)處理算法的確定，確定了數(shù)據(jù)存儲和顯示方式。
　?。?）測厚系統(tǒng)機械結構和電氣控制部分設計：進行了探頭移動部分、溢流部分、工件夾緊和驅動部分和耦合劑供給部分設計；并確定了電氣控制部分總體方案，進行了電氣控制程序開發(fā)。
　　（4）自動超聲測厚系統(tǒng)

4、性能實驗：確定了系統(tǒng)性能影響因素及相關參數(shù)，進行了自動超聲波測厚系統(tǒng)校準、精度測試實驗、效率測試實驗、重復測量精度測試實驗和Pilger冷軋管測量實驗。
　　目前該系統(tǒng)已成功應用于陜西某核燃料包殼管生產廠家的實際生產中，其對核燃料包殼管坯的測厚精度為0.01mm,重復測量精度為±0.05mm，在單一橫截面檢測點數(shù)為24點的情況下檢測效率為144/每截面。同時由系統(tǒng)指導生產的管坯經多道次Pilger冷軋制成的包殼管成品，其壁厚偏差也